某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计1 10kv变电所设计任务书及分析工程设计任务书内容包括：工程设计目的，建设规模和系统供电的连接，用电单位负荷容量，工程建设期限等，工程设计人员接到任务书后，应对设计任务书作初步分析，并收集有关设计资料.1.1 10kv变电所设计任务书1.1.1 变电所位置本变电所设在冷镦车间东北角。
车间内最热月平均气温为30℃；地中最热月平均气温为25℃；土壤冻结深度为1.10m；车间属正常干燥环境；车间原址为耕地，地势平坦。
地层以砂粘土为主，地下水位2.8-5.3m。
1.1.2 变电所基本设计资料1.变电所电压等级：10/0.4kv2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。
3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。
工厂降压变电所10kv配电出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。
4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9，车间变电所10kv侧进行电能计量。
5.本变电所除给冷镦车间供电外，还需给工具、机修车间供电。
6.负荷情况：(1）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。
(2)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。
（3）工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。
表1-1 工具、机修车间的负荷统计表（4）车间负荷性质：车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h，属于三级负荷。
（5）冷镦车间生产任务急产品规格：本车间主要承担我国机械和电器制造工业的标准螺钉配件生产。
标准螺钉元件规格范围为M3-M18，车间明细表1-2如图所示表1-2 冷镦车间设备明细表1.1.3主要设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿（2）变电所位置和形式的选择（3）变电所主变压器的台数与容量，类型的选择（4）工厂配电系统的确定（5）变电所主接线确定并保证为最佳。
（6）变电所主要接线方案的设计（7）短路电流的计算（8）变电所一次设备的选择与校验（9）变电所进出线的选择与校验（10）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定（10）防雷保护和接地装置的设计1.1.4设计结果1.设计说明书一份。
2.电气主接线图一份。
3.电气主接线详图一份。
4.变电所平面图一张. 1.2任务书分析 1.2.1分析一：由于任务书中对功率因数有要求，要求不低于0.9，粗略功率因数约0.5，需进行无功补偿。
1.2.2分析二：待建变电所可以采用单回路进线. 1.2.3分析三：车间变电所主要有以下两种类型：（1）车间附设变电所:内附式变电所要占用一定的车间面积，但是在车间内部，故对车间外观没有影响。
外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所高一些；（2）车间内变电所：变电所有屋内式和屋外式两大类型。
屋内式运行维护方便，占地面积少。
在选择工厂变配电型时，应该根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先用屋内式。
根据任务书要求，本设计采用屋内式更合适。
. 1.2.4 分析四：车间变电所10kv 侧需进行电能计量，所以需要设计电能计量原理电路。
2.负荷计算和无功补偿计算2.1车间的负荷计算2.1.1冷镦车间设备组负荷计算例取冷镦机Z47-12机组的负荷如下：由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：（需台数 16，单台容量31kw ） 有Ps=∑Pn =16×31=496kw查表有Kd=0.17~0.2，取Kd=0.2，φcos =0.5φtan =1.73有P30=Kd ×Ps=0.2×496=99.2kw Q30=P30φtan =99.2×1.73=171kvar30S =A KV Q P •=+=+1981712.9922230230A U S I n 30238.0319833030=×÷=÷=本次设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例，将冷镦车间分为五个设备组，各个设备组的计算负荷如下表所示。
表2-1 冷镦车间设备组I计算负荷表计算负荷表表2-2 冷镦车间设备组II表2-4 冷镦车间设备组IV计算负荷表表2-5 冷镦车间设备组V计算负荷表2.1.2 工具、机修车间的负荷统计算见表2-6表2-6工具、机修车间的负荷统计表2.1.3车间设备总负荷计算：在配电干线上火车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设别组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应在计入一个同时系数 K 。
由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下 设备组1：30P =44.6kw ， 30Q =77.2kvar 设备组2：30P =44.6kw ， 30Q =77.2kvar 设备组3：30P =41.5kw ， 30Q =71.8kvar 设备组4：30P =33.86kw ， 30Q =58.6kvar 设备组5：30P =41.4kw ， 30Q =63.86kvar 工具车间：30P =54kw,30Q =63.2kvar 机修车间：30P =37.5kw,30Q =43.9kvar取P K ∑=0.9，q K ∑=0.95 可得总的计算负荷：30P =P K ∑×∑=4130i P =0.9×(44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976≈330.0kw 30Q =q K ∑×∑4130=i Q =0.95×(77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04≈554.0kvar 30S =A KV Q P •=+=+8.6445543302223023030I =30S n U 3÷=644.838.03×÷A=979.7A2.1.4车间设备总负荷统计见表2-7：表2-7车间设备总负荷统计表2.2无功功率补偿1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：KVA S 8.64455433022)1(30=+=因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kV·A 。
这时变电所低压侧的功率因数为：1cos φ =330÷644.8=0.512）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的φcos ≥0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗T Q Δ远大于其有功功率损耗T P Δ，一般T Q Δ=(4~5)T P Δ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90 ，这里取φcos =0.92。
要使低压侧功率因数由1cosφ=0.51提高到2φcos =0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为C Q ：var 417var )]92.0tan(arccos )51.0s [tan(arcco 330k k Q c =-⨯=取var 417k Q c =查表可选用BCMJO.4-30-3型电容器，BCMJO.4-30-3型电容型补偿器技术参数如下表：其个数为4.1040/417==n ，选12个。
3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：kVAkVA S 357)417544(33022)2(30=-+= 变压器的功率损耗为：kW kVA S P T 4.5357015.0015.0)2(30=⨯=≈∆v4.2135706.006.0)2(30k kVA S Q T =⨯=≈∆ 变电所高压侧的计算负荷为kW kW kW P 4.3354.5330')1(30=+=va 4.158var 4.21var )417554(')1(30k k k Q =+-= kVA S 371)4.158()4.335(22')1(30=+=补偿后工厂的功率因数为904.03714.335cos ')1(30')1(30'===S P ϕ满足要求。
4）车间变电所负荷计算见表2-8：表2-8车间变电所负荷计算表3 变电所位置和形式的选择3.1变电所的位置选择原则：⑴应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。
⑵考虑电源的进线方向，偏向电源侧。
⑶进出线方便。
⑷不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能行。
⑸设备运输方便。
⑹尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。
⑺变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。
变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。
⑻不应设在地势低洼和可能积水的场所。
⑼高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。
变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。
根据接近负荷中心，偏向电源侧的选择方法。
本车间变电所已给出，位于车间的东北角。
3.2车间变电所主要有以下两种类型的变电所⑴车间附设变电所内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。
外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高一些。
⑵车间内变电所变配电所有屋内式和屋外式两大型式。
屋内式运行维护方便，占地面积少。
在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优选用屋内式。
⑶由于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。
4.变电所主变压器类型、容量与台数的选择4.1车间变电所主变压器型号的确定在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10或S11系列。
高损耗变压器已被淘汰，不再采用。
在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M 、S11等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC 、SCZ 、SG3、SG10等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ 、SGZ3等）。
根据设计要求，可选用S9或S11系列，通过资料可知S11系列变压器的空载损耗要比同容量S9系列平均降低30%，空载电流比S9系列下降70%~85%，并且S11系列变压器油箱采用全密封结构，变压器不与空气接车，隐私延长了使用寿命，运行可靠性比S9高，而且两者价格相差不大，所以本设计选择是S11系列三相油浸式自冷电力变压器。
4.2主变压器容量确定在选择变压器容量时，可满足变压器在计算负荷通过时不致过热损坏，当只装一台主变压器时，变压器的容量Sn 应满足全厂（或车间）用电社别总计算负荷Sjs 的需要，即Sn ≥Sjs.当装两台及以上变压器时，当断开任一台变压器时，其余变压器的容量能保证用户的工作和X 级负荷运行，但此时应计入变压器的过负荷能力。